先進芯片、Interposer和封裝設計的電磁與電路RLCK提取和仿真
多年來，對于從物理設計數據中提取互連模型，已經有了截然不同的領域。
芯片設計人員普遍關注電路/路徑延遲計算和動態I*R壓降分析的RC寄生效應。將提取的寄生參數反標到網表模型要求版圖已經成功通過LVS檢查。對于具有快速時鐘轉換速率和高開關活動的特定高頻設計類，感應阻抗的影響被納入電源網格和全局時鐘模型提取中。[1]
片上感應螺旋組件利用獨特的方法生成電氣模型。這些組件的布局通常需要特定的金屬填充版圖，這些金屬填充位于（厚）頂層金屬下方一直到襯底，以簡化關于感應電流的假設，如下所示。
封裝與印刷電路板設計領域需要準確的RCLK模型提取，以提供電源/地分布阻抗模型和收發器之間的信號互聯插損/回損/串擾。留給電源/地電壓水平波動的設計余量必然十分緊缺，同時增加去藕電容帶來的成本/面積權衡需要高度細化的模型。對超高數據速率信號的需求（尤其是長距離串行接口）要求在寬頻率范圍內準確的提取模型，即基礎數據速率的多重諧波。
目前有幾種技術趨勢正在推進這兩個提取領域的新發展：
增加芯片上感應元件的使用，部署在電路上
作為芯片上時鐘綜合要求的一部分，調諧RLC“回路”電路的利用率日益增長。無線通信正在蓬勃發展，本地振蕩器作為芯片間高速有線接口鏈路時鐘源的設計在很大程度上使用了LC諧振回路。
分配給這些電路的芯片面積是日益關注的問題。如上圖所示，芯片上電感器越來越多地與底層電路合并，因此需要改進模型的提取方法。
高級多芯片2.5D和3D封裝技術引入新的拓撲結構來建模
當前的封裝技術包含：
? 穿過堆疊芯片，從Bump到芯片用于供電和信號連接的硅通孔（TSV）
? 芯片之間的短距離（并行、時鐘轉發）接口
? Interposer中的局部重分布互聯層
上圖所示的是一種帶有兩個芯片的簡單2.5D interposer結構，時鐘線用黃色高亮顯示，作為示例，分析整個結構的電磁（EM）效應是必要的。
而且，最后但同樣重要的是：
與先進工藝節點芯片和多芯片封裝相關的物理設計數據量十分龐大
提取寄生模型的算法需要支持分布式計算，并且跨多個處理器核心提供高度可擴展性能。
最近，我有幸與Ansys的Yorgos Koutsoyannopoulos和Anand Raman進行了交流，了解他們對支持這些模型提取領域的發展所需的趨勢和工具特性的看法。他們的見解非常有指導意義，具體而言，最近推出的Ansys RaptorH這款產品如何綜合全面地滿足這些不斷變化的需求。
Yorgos首先表示： “RLCK提取和仿真的應用空間正在迅速擴大。2.5D和3D IC的設計人員對以芯片為中心的流程非常熟悉。他們需要的建模解決方案既要求具備易用性，同時又要滿足高信號數據速率所需的精度以及這類封裝解決方案的供電問題。”
我問道：“您如何在易用性和準確性之間取得平衡？”
Yorgos答復道： “Ansys HFSS是電磁分析的黃金標準，其應用范圍從無線傳播一直延伸到PCB級信號與電源完整性仿真。上一代產品RaptorX則重點關注片上結構的寄生計算，例如螺旋電感、電源網格、芯片上MIM去耦電容器。我們已將HFSS和RaptorX整合到RaptorH中，兩種引擎集成在一起。這樣設計人員能便捷地發揮這兩種算法的優勢，該工具將最佳方法應用到模型的每個單元。”
Anand補充道： “RaptorH產品研發中有幾個不可或缺的考量因素。以芯片為中心的設計環境是這些2.5D和3D封裝的基礎，GDS-II或OASIS數據可表達設計。技術文件堆疊定義使用了代工廠提供的工藝說明，所有層和維度信息都是加密的，工藝角定義使用了與傳統芯片環境相同的定義。”
我問道：“Yorgos重點強調易用性，那么易用性對產品研發有什么影響呢？”
Anand答復說： “RaptorH桌面對當前RaptorX和HFSS用戶而言并不陌生，3D設計幾何結構和電磁場可視化解決方案使用了現有的Ansys桌面界面。”
Anand繼續說道： “S參數和電路網表模型都已提供。特別值得注意的是，該分析是在LVS之前開展的，而設計仍在進行中。”
我問道：“對于一般電磁分析，HFSS通常需要掌握大量的控制專業知識。例如，模型端口的定義和布局。在RaptorH中又該如何管理呢？”
Anand答復道： “RaptorH流程以芯片為中心的特性意味著我們需要為芯片設計人員提供一個熟悉的環境。我們不需要支持自由空間電磁、波導、天線等等，所有金屬生而平等。設計人員設置電路端口如同在實驗室中放置端口。”
我問道：“這些2.5D和3D封裝模型數據庫可能非常龐大。RaptorH工具的性能如何？”
Yorgos回答說： “RaptorH旨在為電磁分析呈現完整版圖，無需修剪數據通道，希望采樣的拓撲能夠表示完整接口。該工具能夠快速分析設計尺寸、端口和技術文件堆疊數據，以提供所需的計算資源指南。算法分析只占用總計算時間的一小部分，電磁模型生成是高度并行化的。對于極大型問題，RaptorH可利用多處理云資源，在使用多個處理器時實現出色的加速性能。”
如果您正在尋求一款2.5D/3D封裝解決方案，精確的信號和電源分配模型提取是絕對必要的，也歡迎您深入研究Ansys RaptorH解決方案的獨特功能。
來源于：ANSYS
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